专题研究--收音机前级放大电路.doc

模拟电子技术专题研讨专题研讨二收音机前级放大电路的研究与设计自动化1103班陈宗志（组长）11212057付轶博 11212058黄楠栖 11212063目录【摘 要】：2【关键词】：2【正文】：2前言2收音机2（1）直放式收音机3（2）超外差收音机3（3）.前置放大级4阻容耦合前置放大电路4原理电路：5设计电路：5电路原理分析：6直接耦合前置放大电路8原理电路：8设计电路8电路原理分析：8变压器耦合放大电路10原理电路：10设计电路：10电路原理分析：11【摘 要】：本文主要研究收音机前级放大电路，分为阻容耦合、直接耦合、变压器耦合三种放大电路进行研究，综合分析各元器件在电路中的作用，比较三种不同放大电路的优劣性，并用multisim进行仿真。【关键词】：放大电路，阻容耦合，直接耦合，变压器耦合【正文】： 前言收音机，由机械器件、电子器件、磁铁等构造而成，用电能将电波信号转换并能收听广播电台发射音频信号的一种机器。又名无线电、广播等。收音机就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。 由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。（1）直放式收音机 该收音机将空间接收到的电磁波经选台后送检波器进行解调处理，然后再送喇叭还原为声音。该收音机对不同频率的电台信号放大量有所差别，频率较高的时候这种不均匀性就更突出。这会导致收音机当考虑高频率信号接收效果时，较低频率信号会因收音机放大量太大而产生自激；当考虑较低频率信号的接收效果时，高频率信号会因收音机对高频率信号放大能力差而几乎从喇叭中听不到声音(通常称这种现象为灵敏度不均匀)。同时，这类收音机对于同一个电台信号离电台近时(电磁波强)，收音机输出音量大，离电台远时(电磁波弱)收音机输出音量小，这就是说收音机接收强弱不同的外来信号时，喇叭输出的音量将出现很大的变化。由于直接放大式收音机有上述缺点，所以它刚一诞生很快就被下述的外差式收音机所代替。本次研究不设计该部分放大，只作为参考。图1 直接放大式收音机的方框简图（2）超外差收音机 直接放大式收音机的最大缺点是在接收的频率范围内灵敏度不均匀，选择性差。为了克服这些缺点，可将接收到的外来信号频率统一地变换成一个固定的信号频率，然后对这固定的频率信号进行放大。在收音机中将外来信号统一变换成一个固定信号频率的过程称为变频，这固定的信号频率称为中频，我国规定收音机中的中频频率为465kHz。因此，通过变频后的中频信号可以进行多级中频放大，而不用考虑某些元件对不同频率表现特性不同的问题，使收音机在接收不同频率信号时都具有相同的放大能力。所谓外差式就是检波级前的信号频率始终是将外来信号频率经频率变换后的固定中频465kHz。若该中频信号在检波前经过中频放大就叫超外差式。可见，超外差式收音机与直接放大式收音机的区别就在于检波以前高频电路不同，而在检波以后的低频部分电路则是大同小异。图2 超外差式收音机的原理框图（3）.前置放大级放大电路分为低频放大和功率放大两级。收音机通常在检波器之后、功率放大器之前，都接有一级或两级前置放大级(也称低频放大级)。前置放大级的主要任务是把从检波器送来的低顿信号放大到功率放大级所需要的数值，以便推动功率放大级，使其有足够大的功率推动扬声器发声。从电路类型来说，又分为阻容耦合和变压器耦合放大级两种，前者还细分为常规阻容耦合放大级和接有音频补偿电路的阻容耦合放大级。 阻容耦合前置放大电路阻容耦合是指在多级放大电路中，相邻两级放大电路之间通过电阻、电容连接的方式称为阻容耦合。原理电路： 设计电路：电路原理分析：收音机前级放大电路运用的是共射放大电路，一级的输出是次级的输入。级与级之间（包括信号源于放大器输入电路之间，放大器输出电路与外界负载之间）通过电容C6、C3、C4和电阻R2、R3、R4、R9耦合。C6、C3、C4是阻容耦合这种传输方式的关键，利用电容的“隔直阻交”的特性，使俩级电路不会相互影，并且能达到传输的目的各级的静态工作点是独立的，互不牵连。阻容耦合放大电路的电阻R5和R7控制着电路的增益。微变等效电路图：当负载电阻选的再大一些，放大器的功率增益也会大一些。但负载电阻增大时，负载上的电压降也随着增大，晶体三极管的管压降Uce就会降低。Uce过低，三极管不能正常工作，因此负载电阻的阻值不能选的太大，另外下一级晶体管的输入电阻一般较小（只有1K）对交流信号来说，下级的输入电阻与前级负载电阻是并联的，即使负载电阻选的再大，并联值也不会太高，即放大器的交流负载电阻不会因直流负载电阻的增大而提高很多。因此，负载电阻过大并不能使放大器的功率增益提高很多。一般在几百欧至几百千欧之间选择。阻容耦合放大器的频率响应较好。典型的阻容耦合放大器频率响应，放大倍数在中频段（几百Hz到数千Hz）比较平坦。但在高频和低频段下降较为明显，我们规定3dB截频从而得到放大器之间的通频带。耦合电容C6、C3、C4和发射极旁路电容C2、C5对低频响应造成影响。C6、C3、C4可选6.8uF的电解电容器。为了改善放大器低频段的频响特性，这些耦合电容可以选的再大一些。一般选用5-10uF的电解电容器。因为三极管的发射极电流等于基极电流的（1+）倍，下限频率主要由发射极旁路电容C2、C5决定，对低频放大器来说，要求发射极旁路电容就更大了。在实际中，往往不能选那么大，通常低频放大器的发射极旁路电容器，一般选用100-500uF的电解电容。这样放大器低频响应就要差一些。 通常阻容耦合的放大效果比较好，能达到千倍的增益，这时可能会导致输出波型的失真，解决的办法是将R3和R4设置为滑动变阻。然后根据输出波型的失真情况调节R3和R4，使最终俩级电路的静态工作点稳定在不失真的正常工作区。 这个电路通过采用分压式电流负反馈偏执电路，该电路简单、各级工作点相互独立，零点漂移小。但不能传送直流及变化缓慢的信号，且不宜集成。下图是仿真输出的波形：输入电压峰值在2.8mV左右，输出电压峰值在2.5V左右，由于电路仿真时仍有一点失真，仿真得出的电路增益应该在1000倍左右。调节R3和R4也以改变电路的增益。通过波特仪观察：读出截屏范围为:73.56Hz500kHz电路工作频段正常。直接耦合前置放大电路 原理电路：设计电路电路原理分析： 电路简单、便于集成，且可传送直流或变化缓慢的信号。但耦合使各放大级的工作点互相影响，温度漂移严重。.若e2直接接地：会造成T1管饱和。接电阻Re集电极电位会逐级提高，后面放大级要加入更大的射极电阻而无法设置正确工作点只适用级数较少的电路。仿真电路示波器输出： 输入峰峰值2*2*1.4145.66mV，输出峰峰值为436.612mV放大电路的放大倍数约为70倍左右。频带分析： 以通过移动光标读出3dB截频8.753Hz1.042MHz比较以上两种耦合方式可知，在同样都能放大小信号压值的前提下，直接耦合放大器即取消了耦合电容，还省去了第二级晶体管上下偏置电阻，因而减小了耦合过程中的信号损失，提高了放大器的增益，改善了放大器的低频响应。再加上采用了较强的电流负反馈偏置电路，静态工作点更加稳定。由于直接耦合放大其静态工作点相互牵制，在调整和检修时比阻容耦合放大器要复杂，直接耦合放大器由于使用元件少性能优良，应用较广泛。变压器耦合放大电路阻容耦合是指在多级放大电路中，相邻两级放大电路之间通过电阻、电容连接的方式称为阻容耦合。原理电路：变压器原副边的匝数比为：N1 / N2 =U1 / U2; N2 / N1 =I1 / I2; U1 =U2 N1 / N2 I1 = I2 N1 / N2 设计电路：